ABP VNext + GraphQL Federation：跨微服务联合 Schema 分层

ABP VNext + GraphQL Federation：跨微服务联合 Schema 分层 🚀

在微服务架构下，服务之间往往需要相互通信，而 GraphQL Federation 提供了一个有效的解决方案，帮助我们将多个微服务的 GraphQL API 聚合成一个统一的入口。在这篇文章中，我们将展示如何使用 ABP VNext 和 GraphQL Federation 实现跨微服务联合 Schema 分层，从而解耦服务，提高可维护性和扩展性。

📚 目录

[ABP VNext + GraphQL Federation：跨微服务联合 Schema 分层 🚀](#ABP VNext + GraphQL Federation：跨微服务联合 Schema 分层 🚀)
- [1. 引言 ✨](#1. 引言 ✨)
- - TL;DR
- [2. 环境与依赖 ⚙️](#2. 环境与依赖 ⚙️)
- - [🛠️ 平台版本](#🛠️ 平台版本)
  - [🔗 NuGet 包](#🔗 NuGet 包)
  - [🔧 可选组件](#🔧 可选组件)
- [3. GraphQL Federation 基础 🔎](#3. GraphQL Federation 基础 🔎)
- - [3.1 什么是 GraphQL Federation?](#3.1 什么是 GraphQL Federation?)
  - [3.2 典型服务场景 🏗️](#3.2 典型服务场景 🏗️)
- [4. 配置 ABP 服务的 GraphQL Schema 🔧](#4. 配置 ABP 服务的 GraphQL Schema 🔧)
- - [4.1 启用 GraphQL](#4.1 启用 GraphQL)
  - [4.2 定义 `@key` 和 `@external`](#4.2 定义 @key 和 @external)
  - - [4.2.1 定义 `@key`（联合查询主字段）](#4.2.1 定义 @key（联合查询主字段）)
    - [4.2.2 定义 `@external`（跨服务引用）](#4.2.2 定义 @external（跨服务引用）)
  - [4.3 微服务的 Query 类型定义](#4.3 微服务的 Query 类型定义)
  - - [4.3.1 Order Service Schema](#4.3.1 Order Service Schema)
- [5. GraphQL 联合查询与服务解耦 🔄](#5. GraphQL 联合查询与服务解耦 🔄)
- - [5.1 跨微服务查询](#5.1 跨微服务查询)
  - [5.2 实现分布式查询与联接](#5.2 实现分布式查询与联接)
  - [5.3 示例查询](#5.3 示例查询)
- [6. 微服务间数据扩展与版本控制 🔧](#6. 微服务间数据扩展与版本控制 🔧)
- - [6.1 扩展类型](#6.1 扩展类型)
  - [6.2 版本管理](#6.2 版本管理)
  - - [Schema 合并与版本控制](#Schema 合并与版本控制)
- [7. 安全性与权限管理 🔐](#7. 安全性与权限管理 🔐)
- - [7.1 服务级授权](#7.1 服务级授权)
  - [7.2 API 网关与流量控制](#7.2 API 网关与流量控制)
- [8. Kibana 监控与性能优化 📊](#8. Kibana 监控与性能优化 📊)
- - [8.1 结合 Elastic APM](#8.1 结合 Elastic APM)
  - [8.2 性能优化](#8.2 性能优化)
- [9. 实践演示 🎯](#9. 实践演示 🎯)
- - [9.1 准备项目](#9.1 准备项目)
  - [9.2 启动微服务](#9.2 启动微服务)
  - [9.3 在 Gateway 中配置 Federation](#9.3 在 Gateway 中配置 Federation)
  - [9.4 执行联合查询](#9.4 执行联合查询)
  - [9.5 Kibana & Elastic APM 监控](#9.5 Kibana & Elastic APM 监控)
  - [9.6 性能优化建议](#9.6 性能优化建议)

1. 引言 ✨

TL;DR

基于 HotChocolate Federation，将多个 ABP 微服务的 GraphQL API 组合成统一入口 🌐
服务间通过跨服务 Schema 联合，避免紧耦合与多端 API 重复 🚀
演示如何在多服务架构中，使用 @key 和 @external 实现跨服务查询和扩展 🔗
解决微服务之间数据传递问题，支持服务解耦与动态扩展 🌱

在微服务架构中，前端往往需要从多个微服务获取数据，这导致了前端需要处理多个 API 请求并进行复杂的聚合。而 GraphQL Federation 为这一问题提供了解决方案。通过 GraphQL Federation，我们可以将多个微服务的 GraphQL API 聚合成一个统一的入口，从而简化前端的请求和聚合逻辑，同时保持微服务的解耦和独立性。

2. 环境与依赖 ⚙️

在开始之前，我们需要配置一些基本环境和依赖项：

🛠️ 平台版本

.NET 7/8
ABP VNext 7.x/8.x

🔗 NuGet 包

HotChocolate.AspNetCore
HotChocolate.AspNetCore.Federation
Volo.Abp.AspNetCore.Mvc（ABP WebAPI 集成）

🔧 可选组件

Redis：用于共享缓存或跨服务会话管理（可选）。

3. GraphQL Federation 基础 🔎

3.1 什么是 GraphQL Federation?

GraphQL Federation 是一种通过跨服务联合模式，将多个 GraphQL 服务组合成统一的 API 图。每个微服务负责自己的部分 Schema，它们通过指定的标注如 @key 和 @external 来共享和扩展数据，从而实现跨服务的数据查询。

@key：用于标识联合查询的主字段。
@external：用于引用其他服务的数据字段。

3.2 典型服务场景 🏗️

假设我们有三个微服务：订单服务 、客户服务 、产品服务。在这些服务中，我们需要联合查询客户和产品信息，同时确保各个服务之间保持独立。
订单服务 GraphQL 联合查询客户服务产品服务客户信息产品信息前端聚合跨微服务查询

4. 配置 ABP 服务的 GraphQL Schema 🔧

4.1 启用 GraphQL

首先，我们需要在 ABP 模块中配置 GraphQL 服务，并启用 Federation 特性。以下是如何在 Startup.cs 中配置 GraphQL：

csharp 复制代码

public class MyModule : AbpModule
{
    public override void ConfigureServices(ServiceConfigurationContext context)
    {
        context.Services.AddGraphQLServer()
            .AddQueryType<Query>()
            .AddMutationType<Mutation>()
            .AddFederation();  // 使能 Federation 特性
    }
}

4.2 定义 `@key` 和 `@external`

在微服务的 GraphQL Schema 中，我们使用 @key 和 @external 来定义跨服务的数据联合。

4.2.1 定义 `@key`（联合查询主字段）

csharp 复制代码

[Key("id")]
public class Customer
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
}

4.2.2 定义 `@external`（跨服务引用）

csharp 复制代码

public class Product
{
    public int Id { get; set; }
    [External] public int CustomerId { get; set; }  // 来自于 Customer 服务
}

4.3 微服务的 Query 类型定义

对于每个微服务，我们都需要定义相应的 Query 类型。以下是 订单服务 的 Query 类型定义：

4.3.1 Order Service Schema

csharp 复制代码

public class Query
{
    private readonly IOrderRepository _orderRepository;

    public Query(IOrderRepository orderRepository)
    {
        _orderRepository = orderRepository;
    }

    public IQueryable<Order> GetOrders() => _orderRepository.AsQueryable();
}

5. GraphQL 联合查询与服务解耦 🔄

5.1 跨微服务查询

通过 GraphQL Federation，我们可以在多个微服务之间进行联合查询。以下是一个联合查询的例子，查询来自 客户服务 和 产品服务 的数据：

graphql 复制代码

query {
  customer(id: 1) {
    id
    name
  }
  product(id: 2) {
    id
    name
    customerId
  }
}

5.2 实现分布式查询与联接

我们可以在 GraphQL 层将来自不同服务的数据进行联合查询。例如，将 订单信息 和 产品信息 联接，跨多个服务聚合数据。

graphql 复制代码

query {
  order(id: 1) {
    id
    customerId
    productId
  }
  product(id: 1) {
    name
    price
  }
}

5.3 示例查询

以下是查询多个微服务数据的完整示例：

graphql 复制代码

query {
  customer(id: "1") {
    name
    email
  }
  product(id: "1001") {
    name
    description
  }
}

6. 微服务间数据扩展与版本控制 🔧

6.1 扩展类型

为了实现跨服务的数据扩展，我们可以通过 @extend 装饰器在不同服务间进行数据扩展。例如，扩展 产品服务 以获取 客户信息：

csharp 复制代码

[ExtendObjectType("Product")]
public class ProductCustomerExtension
{
    private readonly ICustomerRepository _customerRepository;

    public ProductCustomerExtension(ICustomerRepository customerRepository)
    {
        _customerRepository = customerRepository;
    }

    public Customer Customer([Parent] Product product) => _customerRepository.GetById(product.CustomerId);
}

6.2 版本管理

随着服务的发展，我们可能需要扩展和版本化 GraphQL Schema。每个微服务都可以独立演进其 Schema，保持与其他服务的兼容性。

Schema 合并与版本控制

每个微服务独立演进 GraphQL Schema，保持与其他服务的兼容性。服务的版本可以通过 @key 和 @external 标记的字段实现向后兼容。对于新版本服务，前后端可以通过合并新 Schema 来扩展功能。

graphql 复制代码

extend type Query {
  newCustomer(id: Int!): Customer
}

7. 安全性与权限管理 🔐

7.1 服务级授权

通过 GraphQL 中的 @auth 装饰器管理每个字段或查询的权限控制。结合 ABP 的多租户授权管理，使用 ABP 的权限和角色系统控制跨服务查询权限。

graphql 复制代码

type Query {
  @auth(roles: ["admin"])
  getUser(id: ID!): User
}

7.2 API 网关与流量控制

使用 Ocelot 或 YARP 配合 ABP 实现微服务层的统一授权、认证和流量控制。

json 复制代码

{
  "ReRoutes": [
    {
      "UpstreamPathTemplate": "/api/order/**",
      "DownstreamPathTemplate": "/order/**",
      "UpstreamHttpMethod": [ "GET", "POST" ]
    }
  ]
}

8. Kibana 监控与性能优化 📊

8.1 结合 Elastic APM

我们可以通过集成 Elastic APM 监控跨服务的 GraphQL 查询，采集服务性能数据，监控每个 GraphQL 查询的响应时间、吞吐量和错误率。

详细可参见我的另一篇技术博客：ABP VNext + Elastic APM：微服务性能监控

8.2 性能优化

通过分析服务的性能数据，优化查询响应时间和吞吐量，确保系统的高性能和高可用。

json 复制代码

{
  "metrics": {
    "responseTime": 100,
    "throughput": 5000,
    "errorRate": 0.02
  }
}

9. 实践演示 🎯

9.1 准备项目

用 ABP CLI（或 dotnet CLI + ABP 模板）创建 4 个项目：

bash 复制代码

# 安装 ABP CLI
dotnet tool install Volo.Abp.Cli -g

# 创建微服务模板
abp new CustomerService -t app -u none --tiered
abp new ProductService  -t app -u none --tiered
abp new OrderService    -t app -u none --tiered

# 创建 Gateway 项目，用作 Federation 聚合层
abp new ApiGateway      -t app -u none --tiered

目录结构示例：

复制代码

/solutions
  /CustomerService
  /ProductService
  /OrderService
  /ApiGateway

9.2 启动微服务

在各服务的 appsettings.json 中，按需开启 Elastic APM：

jsonc 复制代码

// CustomerService/appsettings.json
{
  "ElasticApm": {
    "ServerUrls": "http://localhost:8200",
    "ServiceName": "CustomerService",
    "Environment": "dev"
  }
}

然后分别在 5001、5002、5003 端口启动：

bash 复制代码

cd CustomerService && dotnet run --urls "http://localhost:5001"
cd ProductService  && dotnet run --urls "http://localhost:5002"
cd OrderService    && dotnet run --urls "http://localhost:5003"

9.3 在 Gateway 中配置 Federation

在 ApiGateway 的 Startup.cs 中，像这样注册子图：

csharp 复制代码

public class ApiGatewayModule : AbpModule
{
    public override void ConfigureServices(ServiceConfigurationContext context)
    {
        context.Services.AddGraphQLServer()
            .AddRemoteSchema("customer", c => c.Http("http://localhost:5001/graphql"))
            .AddRemoteSchema("product",  c => c.Http("http://localhost:5002/graphql"))
            .AddRemoteSchema("order",    c => c.Http("http://localhost:5003/graphql"))
            .AddTypeExtensionsFromFile("./SchemaExtensions.graphql")
            .AddApolloFederation();
    }
}

SchemaExtensions.graphql 可以包含跨图的扩展定义：

graphql 复制代码

extend type Query {
  customer(id: Int!): Customer   @delegate(schema: "customer", path: "customerById(id: $id)")
  product(id: Int!): Product     @delegate(schema: "product",  path: "productById(id: $id)")
}

9.4 执行联合查询

启动 Gateway（默认 http://localhost:5000/graphql），打开 GraphQL Playground，运行：

graphql 复制代码

query {
  customer(id: 1) {
    id
    name
    orders {      # 这里 orders 来自 OrderService 的扩展
      id
      total
    }
  }
  product(id: 2) {
    id
    name
    customer {    # 来自 ProductService -> CustomerService 的扩展
      name
    }
  }
}

前端 ApiGateway CustomerService ProductService OrderService 统一 GraphQL 查询 customerById(id:1) Customer 数据 ordersByCustomer(customerId:1) 订单列表 productById(id:2) Product 数据 + CustomerId customerById(id:PS.CustomerId) Customer.name 聚合后的响应前端 ApiGateway CustomerService ProductService OrderService

9.5 Kibana & Elastic APM 监控

在 Elasticsearch/Kibana 中创建 APM 应用，监听 CustomerService、ProductService、OrderService、ApiGateway 服务。
在 Kibana APM 界面查看分布式 Trace，过滤 URI 包含 /graphql 的请求。
分析每次联合查询中各服务的响应时间和错误率，并根据查询热度添加 Redis DataLoader 或缓存。

9.6 性能优化建议

分页/过滤 ：对 .GetOrders() 添加分页参数，避免一次性拉取全部数据。
DataLoader：在 GraphQL Resolver 中使用 DataLoader 批量加载跨服务数据，减少子请求数量。
缓存：对高频查询结果在 Redis 中缓存，并结合 APM 监控命中率。
熔断/重试：使用 Polly 实现服务间 HTTP 调用的熔断和重试，提升可用性。

ABP VNext + GraphQL Federation：跨微服务联合 Schema 分层